Основи охорони праці - Березуцький В.В. - 4.5.4. Небезпека ураження в електричних мережах різного типу

Оцінка безпеки дотику до струмопровідних частин зводиться до визначення струму, що протікає крізь людину, і порівняння його з допустимими значеннями.

Безпека ураження при дотику до струмопровідних частин залежить від номінальної напруги електроустановки і режиму нейтралі джерела живлення.

За напругою ПУЕ розрізняють електроустановки (мережі) напругою до 1 кВ та електроустановки напругою вище 1 кВ. За режимом нейтралі бувають електроустановки (мережі) з ізольованою нейтраллю джерела живлення (генератора або трансформатора) і глухозаземленою нейтраллю джерела живлення.

Рівень безпеки та ступінь ураження залежать від того, яким чином відбулося включення людини в електричну мережу. Розрізняють двофазовий (одночасний дотик до двох фаз) та однофазовий дотик (включення) людини до струмопровідних частин. Статистка свідчить, що частіше трапляються однофазові дотики. Небезпека такого дотику в трифазових мережах в основному залежить від режиму нейтралі джерела живлення (ізольована чи глухозаземлена).

Розглянемо дотик до однієї фази в мережі з ізольованою нейтраллю. Для спрощення розрахунків вважаємо, що мережа симетрична, а саме: симетричні й однаково активні опори ізоляції фаз, а також ємності та ємнісні опори, тобто для такої мережі є справедливими наступні рівняння:

Струм, що проходить крізь тіло людини при дотику до однієї з фаз у нормальному режимі, визначається таким рівнянням у комплексній формі:

де U - фазна напруга мережі; Rh - опір тіла людини, Ом; Z - комплекс повного опору відносно землі, Ом.

Аналіз рівняння 4.47 показує, що при симетричних опорах між фазними дротами і землею струм крізь людину тим менший, чим більші ці опори.

У мережах з напругою до 1 кВ малої довжини ємність дротів відносно землі мала, С = 0, тоді Z = R, опір фази відносно землі дорівнює активному опору ізоляції і рівняння набуває вигляду:

де R - активний опір ізоляції фаз відносно землі, Ом.

Рівняння (4.48) показує значення ізоляції як фактора безпеки: що вище опір ізоляції Я, то меншим буде струм крізь людину. Тому короткі повітряні мережі з ізольованою нейтраллю, малою ємністю, високим опором ізоляції не становлять значної небезпеки при дотику до фази.

Мережі з глухозаземленою нейтраллю мають малий опір між нейтраллю і землею Д0, тому при дотику людини до фази струм через неї практично не залежить від опору ізоляції та ємності мережі відносно землі (рис. 4.15).

У цьому випадку струм крізь людину:

де R0 - робоче заземлення нейтралі, Ом.

Оскільки опір тіла людини не нижче 1 кОм, а опір заземлення нейтралі не перевищує 10 кОм, людина в цьому випадку перебуває практично під фазовою напругою, що є надто небезпечним.

Враховуючи все сказане, можна дійти висновку, що в нормальному режимі значно безпечнішою є мережа з ізольованою нейтраллю, малої ємності та з надійною ізоляцією порівняно з мережею з глухозаземленою нейтраллю.

В аварійному режимі мережі з ізольованою нейтраллю є, навпаки, більш небезпечними, бо в цьому випадку людина потрапляє під лінійну напругу. При замиканні однієї з фаз на землю в мережі встановлюється режим, при якому одна з фаз набуває потенціалу землі, а дві інші - лінійні потенціали Uл.

Збільшення напруги двох "неушкоджених" фаз у √3 неприпустиме, оскільки фазова ізоляція розрахована на лінійну напругу Uл; однофазові споживачі навантаження підпадають під значну напругу, збільшується небезпека ураження електричним струмом внаслідок збільшення напруги від фазної Uф до лінійної Uл.

У період аварійного режиму роботи більш безпечною є чотирипроводова мережа з глухозаземленою нейтраллю, оскільки людина потрапляє в цьому випадку під фазову напругу.

Мережі з глухозаземленою нейтраллю треба використовувати там, де неможливо забезпечити надійну ізоляцію дротів з причини високої вологості, агресивності середовища тощо, або коли не можна швидко знайти та усунути пошкодження ізоляції, коли ємнісні струми - великі (кабельні лінії). Це міські та сільські мережі, мережі крупних підприємств тощо.

Двофазовий дотик людини до мережі, незалежно від режиму нейтралі, завжди небезпечний, бо людина опиняється під лінійною напругою Uл.

У мережах з напругою понад 1000 В з технологічних вимог та вимог техніки безпеки перевагу слід надати мережам з глухозаземленою нейтраллю (забезпечується швидке відключення пошкодженої ділянки реле захисту).

У мережах з напругою понад 1000 В через велику ємність між дротами і землею захисна роль ізоляції дротів повністю втрачається і для людини є однаково небезпечним дотик до дроту мережі як з ізольованою, так і глухоізольованою нейтраллю, тобто дотик до таких мереж є рівнозначним дотику до обкладок трансформатора.